39、昼夜节律时钟与微生物群相互作用对疾病的影响

昼夜节律时钟与微生物群相互作用对疾病的影响

1. 昼夜节律

昼夜节律是细胞功能内源性的24小时振荡，在包括细菌、植物和动物（包括哺乳动物）等多个生物界中都存在，这凸显了它们的重要性。在复杂动物中，昼夜节律调节多种生理功能，包括各种细胞过程、免疫功能和能量代谢。

从分子层面来看，昼夜节律是一个转录 - 翻译循环的结果，这个循环大约需要24小时才能完成，被称为分子时钟。核心分子时钟由许多蛋白质组成，包括Clock（CLK）、Brain and Muscle ARNT - Like 1（BMAL1）、Period（PER）和Cryptochrome（CRY）。CLK和BMAL启动所谓的时钟控制基因的转录，包括Per和Cry。当PER和CRY产生足够数量时，会发生终产物抑制，即PER/CRY阻止CLOCK/BMAL介导的进一步转录。这个循环还会由Rev - erb、SIRT等其他因素进行微调。这个循环大约需要24小时完成，这种周期性控制被认为促成了近30%的转录表现出昼夜振荡。这种分子时钟几乎存在于身体的每个细胞中。

身体中的昼夜节律存在层级结构。昼夜节律由位于大脑下丘脑视交叉上核（SCN）中的“中央时钟”驱动，它调节着遍布身体各个细胞和组织中的“外周时钟”，这些组织包括心脏、肺、肾脏、肝脏和胃肠道。昼夜节律可以与各种被称为授时因子（zeitgebers）的环境线索同步。例如，光是一种强大的授时因子，它能使SCN中的中央昼夜节律同步，进而调节从属的外周节律。如果没有SCN，外周节律会逐渐彼此不同步。不过，除了来自SCN的信号外，其他信号也可以使外周时钟同步，比如进食时间（即接触营养物质的时间）可以强烈地使肠道和肝脏中的节律同步。

昼夜节律的存在是为了使生物功能与24小